嵌入式收割机车载系统底层硬件的设计——基于智能控制技术

为了提高收割机车载系统的智能化水平,将嵌入式系统和智能PID控制技术引入到了车载控制系统的设计上,并以车载自主导航系统的设计为例,设计了底层硬件系统。为了验证系统的可行性,以收割机自主导航为研究对象,对收割机使用智能控制技术前后的避障轨迹进行了测试。测试结果表明:未采用智能控制技术时,收割机自主行走时容易与障碍物发生碰撞,造成作业事故;而使用智能控制技术后,收割机可以成功地躲避障碍物,这对于收割机无人驾驶技术的研究具有重要的意义。     

无人驾驶导航控制系统设计

针对国内无人驾驶拖拉机导航控制系统的控制精度问题,设计了一种基于GPS/BDS定位系统的横向偏差跟踪算法和PID控制方式的复合导航控制算法。首先介绍了拖拉机无人驾驶系统的组成原理;其次介绍了导航控制系统算法的组成同时对拖拉机进行运动学建模,并采用横向偏差跟踪算法和PID控制方式的复合导航控制算法设计拖拉机无人驾驶导航控制器;最后仿真结果表明,该算法具有较好的横向误差控制精度,能够有效提高无人驾驶拖拉机的工作效率。     

基于GSM嵌入式物流监控的农业自主导航车辆设计

为提高农用车辆视觉导航系统对不同环境的适应性,基于GSM无线通信和嵌入式系统,提出了一种新的农业运输车辆自主导航的物流监控系统设计方法,并研究了其对路径的识别能力。该系统对环境的适应能力较强,可以快速、准确地提取导航路径的特征,并具有物流跟踪监控功能,可以实现农用运输车辆在特定的田垄里进行自主换向,提高了车辆的自主导航能力。利用GSM无线通信导航技术对驾驶员实际输出转角进行追踪测试,结果表明:驾驶员的目标曲线和转角无线控制实测曲线比较吻合,从而验证了基于GSM通信的嵌入式物流系统在农业运输车上实现自主导航的可行性和可靠性。     

基于NFS云存储网关的自主导航远程控制拖拉机设计

远程控制是自主导航拖拉机设计的核心技术,在脱离人工操作的作业条件下,必须对拖拉机进行准确的实时和远程控制。在远距离大面积作业时,为了使远程操作人员可以共享管理资源,提出了一种基于NFS的云存储网关,并将其应用在拖拉机的远程操作上,从而有效提高了采摘机器人的自主导航能力和远程控制效率。为了测试NFS云存储网关对拖拉机远程导航控制的可靠性,在需要复杂频繁换行的大田对拖拉机的性能进行了测试,测试结果表明:拖拉机可以自主完成频繁的换行动作,且自主定位导航的精度较高。通过对比云存储网关和传统方法对拖拉机远程导航控制性能结果发现,利用云存储网关不仅可以有效地缩短控制调整所需的时间,而且能够提高导航的精度,是一种可靠、高效的拖拉机远程导航控制方法。     

农用开放式智能移动平台研制

研制了一种作为农田智能化作业前提和基础的农用履带式智能移动平台。该平台主要包括机械系统和控制系统。移动平台能够实现田间自主导航,且具有一定的开放性,可满足农田多种智能化作业的要求。用VC++6.0编写了自主导航控制程序,开发了人机交互界面。样机在江苏省丰县果园进行了导航实验。结果表明:在组合导航模式下,该智能移动平台自主导航性能稳定,直线路径最大跟踪误差为0.05 m,曲线路径最大跟踪误差为0.11 m。     

基于不同电机的拖拉机自动导航转向控制系统性能对比

为了提高拖拉机在农田环境中自主导航作业的控制精度,设计开发了3种基于不同类型电机的方向盘转向控制系统,在分析步进电机、伺服电机和步进伺服电机3种电机的参数及其性能差异的基础上,设计了拖拉机自动转向执行机构,并配备了工控机PC、PLC控制器、前轮转角检测机构和GNSS定位系统等设备。设计了工控机车载终端软件,能够实现自动导航的嵌套双闭环控制及相应PID控制算法,设计了控制系统的电气原理图和PLC转向程序,在混凝土路面和田间播种作业两种工况下进行了拖拉机自动导航实验。实验结果表明,当拖拉机作业速度为0. 8 m/s时,两种实验条件下,步进电机导航系统的均方根误差分别为8. 81 cm和12. 09 cm,伺服电机导航系统的均方根误差分别为4. 85 cm和10. 55 cm,步进伺服电机导航系统的均方根误差分别为4. 54 cm和5. 53 cm,步进伺服电机在方向盘转向控制系统中自动导航效果较好。     

农业机械导航技术研究进展

农业机械自动导航技术是实施精细农业的基础，可有效减轻农机操作人员的劳动强度，提高作业精度与作业效率。经典的农机自动导航关键技术包括定位测姿、路径规划和运动控制，针对这3项关键技术，分别阐述了基于全球导航卫星系统、惯性导航系统、机器视觉导航系统及多传感器信息融合的农机定位测姿方法，总结归纳了农机自动导航系统中的全局路径与局部路径规划算法，以及农机的运动学模型、导航决策控制方法、转向制动控制系统。随着信息技术的发展，农机智能导航技术受到越来越多的关注，保证作业安全与提高作业效率成为农机智能导航不同于传统自动导航的关键技术。以激光雷达和RGB相机为例综述了农机自主避障技术，并从协同导航模式、通信技术、协同控制、远程监控平台等角度阐明了多农机协同作业的关键技术。最后，结合无人农场和智慧农业对农机智能导航技术未来的发展方向进行了展望。     

基于物联网的果园避障除草机定位导航控制系统研究

开发具有自主知识产权的智能农业机械,提高农业机械的自动化程度,对推进我国农机科技的进步具有重要意义。除草机是农业作业生产的重要机具,但还处于初试研究阶段,自动程度并不高。为了提高除草机械的自动化和智能化程度,将物联网技术引入到了除草机的自动化设计过程中,并采用无线传感网络节点定位技术,实现了除草机的自主定位和导航,从而可以有效地避开障碍物,对果园除草作业具有重要的作用。为了验证装置的可行性,对除草机的定位和导航性能进行了测试,结果表明:采用物联网定位技术可以成功地实现除草机的定位和避障,定位误差较小,避障准确率较高,可以满足果园自动化除草作业的需求,对于自动化除草机的研究具有重要的意义。     

无人农机，快速驶进广袤田野

正"蓝蓝的天上白云飘,白云下面‘智牛’跑",在黑龙江省齐齐哈尔市富裕县,一块大约800亩的农田上,一辆无人驾驶的拖拉机正在刚刚收割完的玉米地里进行耕整土地作业;在河北省赵县,技术员规划自主作业路径、下达双机编组指令后,搭载北斗无人系统的两台120马力的拖拉机和智能采收无人农机、运输无人农机开始自主协同作业,不到10分钟,     

自动化控制技术在拖拉机上的应用研究

为进一步提高拖拉机的田间作业效率和拖拉机整机的作业性能,利用自动化控制技术,针对混合动力驱动控制的拖拉机控制系统进行改进。通过深入理解拖拉机的工作原理及特点,融入扰动观测机理、双重功率流理论和闭环调节功能,针对拖拉机的导航控制、变速设置和智能显示三大模块进行智能优化。测试结果表明:优化后的拖拉机导航系统误差率可降低2. 4%,变速控制灵敏度由89. 50%提高至92. 80%,智能显示准确率提高13. 67%,整车综合作业效率提高22. 26%。此结果表明:基于自动化控制技术的拖拉机控制改善效果可行,可为其他农用机械改进提供一定思路,具有较强的实际参考价值。     

无人驾驶拖拉机的发动机控制系统开发及测试

参与了东方红某型号拖拉机配某国产无人驾驶系统的方案开发及相关控制系统软件设计。完成了发动机控制器远程油门控制程序及远程停车程序设计等。参考拖拉机实际振动工况,完成了对控制器的加速失效振动测试及随机振动测试等,整个控制系统通过了静态功能测试及场地测试。结果表明,发动机响应达到无人系统要求,整个无人驾驶导航直线作业精度可以达到±2.5 cm;农机具提升/下降、紧急停车、熄火等功能也得以验证。     

基于字符识别的收割机机器视觉研究

随着农业现代化技术的不断发展,无人驾驶技术开始被应用到农机的设计上,为了实现农机的无人驾驶,首先需要使农机具备智能化视觉系统。为了提高农机视觉系统的导航线识别能力,将基于翻译工具的字符识别技术引入到了系统的设计上,结合图像处理技术,通过对导航线的初步定位、二次定位和图像的滤波、灰度化及增强处理,可以准确识别出作业区域的导航位置线,还可以得到实时的位置坐标。测试结果表明:收割机在自主行走时可以沿着导航线位置行走,并通过坐标点来实时的修正行走方向,达到了精准定位导航的目的。     

农机路径三维建模和导航研究——基于嵌入式平台和ArcGIS

为了提高农机的自动导航水平,简化底层软件和硬件系统,提高控制系统的逻辑运算和控制能力,将嵌入式系统引入到导航系统的设计上,并提出了基于ArcGIS和快速扩展随机树(RRT)的路径空间建模和规划算法,实现了农机的自动路径规划和导航。为了验证该方案的可行性,以无人驾驶拖拉机为测试对象,采用ArcGIS软件和RRT算法对路径进行了测试。结果表明:该方案可以快速地规划出拖拉机初始位置到目标位置的路径,且规划的最短路径和实际最短路径基本吻合,从而验证了方案的可行性和可靠性。     

基于视觉导航和RBF的移动采摘机器人路径规划研究

为了提高采摘机器人自主导航和路径规划能力,提出了基于计算机视觉路径规划和RBF神经网络自适应逼近算法的导航方法。使用图像分割、平滑处理和边缘检测技术,根据图像像素灰度值确定了导航线的位置,利用逐行扫描的方法得到了导航离散点。路径规划和跟踪使用RBF神经网络逼近算法,通过逼近误差和权值控制路径跟踪的精度,系统响应的执行端使用液压伺服系统,提高了机器人自主导航的精度。以黄瓜采摘作为研究对象,在日光温室对机器人采摘作业进行了测试,通过测试得到了RBF神经网络的路径跟踪误差曲线。测试结果表明:机器人可以很好地逼近跟踪规划路径,其计算精度较高,跟踪效果较好。     

福田雷沃展示无人驾驶拖拉机

福田雷沃重工生产的搭载"农业机械导航及自动作业系统"的无人驾驶拖拉机,日前进行了棉花播种等演示,这标志着我国首次在大田测试应用农机导航及作业自动系统真正实现了无人驾驶。该无人驾驶拖拉机批量生产后,其价格至少比美国的产品便宜1/3。据了解,"农业机械导航及自动作业系统"是由中国工程院罗锡文院士与福田雷沃重工共同研发的。该系统在欧美     

拖拉机自动化作业发动机智能启停远程控制研究 —基于Android

首先介绍了拖拉机自动化作业发动机智能启停控制系统的整体结构,设计了发动机自动启停装置,并基于嵌入式控制系统实现了车载控制终端的软硬件开发;最后,利用Eclipse设计开发了手机终端APP软件,通过手机终端APP,可以实现对拖拉机发动机开启和关闭控制。测试结果表明:APP可以实现对发动机的关闭控制,对发动机进行关闭时,系统能够自动关闭空调、车灯和车锁,满足了设计要求。     

北大荒集团农机化升级智能化的几点思考

正北大荒集团是中国农业机械化的排头兵。"十四五"新时期,北大荒集团确立了"智能化替代机械化"发展方向,以示范卫星导航、智能控制、自动监测等技术为重点,促进智能农机技术在大田作业中示范应用,向大数据、物联网应用、无人化作业等方面发力,打造全国领先的数字农场、智慧农场,引领农业机械化转型升级和智能化农业生产新路径。一、发展现状北大荒集团智能农机技术应用走在全国前列。表现在两个方面:第一,率先推广了拖拉机导航辅助驾驶技术,     

雷沃阿波斯“无人农场”

正7月17日,潍坊市委书记、市人大常委会主任惠新安一行来到雷沃阿波斯智慧农业示范基地,观摩雷沃重工智慧农业项目。现场观摩会领导一行听取了智慧农业示范基地项目的汇报,实地观摩了雷沃大数据平台以及智慧示范农场全程机械化无人驾驶作业演示,参加观摩的各级领导对该项目给予高度评价。在雷沃阿波斯智慧示范农场,由无人驾驶雷沃欧豹拖拉机牵引旋耕机对地块进行耕整作业后,紧接着安装了自动导航驾驶系统的阿波斯拖拉机牵引播种机将玉米种播下。随后,安装自动导航驾驶     

基于免疫模糊PID算法的农机机器视觉研究

为了提高农机视觉系统的精度及无人驾驶农机的导航效率,将免疫模糊PID算法引入到了收割机视觉控制系统的设计中,通过PID控制器反馈误差后,利用免疫算法和模糊控制算法对导航追踪误差进行修正,从而有效地提高了导航的精度。为了验证该方法的可行性,设计了基于免疫模糊PID算法的农机导航追踪误差修正系统,并分别对不使用PID算法、单独使用PID算法和综合使用免疫模糊PID算法的农机导航误差进行了测试,结果表明:综合使用免疫模糊PID算法的农机导航误差最小,从而验证了方法的可靠性。     

基于物联网的智能割草机器人运动控制系统研究

以智能割草机器人为研究对象,首先基于物联网技术介绍和实现了割草机器人的定位功能,然后介绍了其运动学模型、控制系统架构和动力牵引装置,最后介绍了智能割草机器人驱动模型,实现了智能割草机器人的运动控制系统。试验结果表明:智能割草机器人能够对障碍物进行自主避障,且路径规划路线最优,实现了目标区域的全区域覆盖割草作业。